Методы расчета радиационных величин, использующие ряды экспонент

1. Методы расчета радиационных величин, использующие ряды экспонент Творогов С.Д., Родимова О.Б. Институт оптики атмосферы СО РАН ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

2. Содержание Специфика атмосферной спектроскопии; line-by-line, ряды экспонент. Точная математическая теория рядов экспонент. Иллюстрации, новые возможности.

3. Задачи атмосферной спектроскопии 1. Функция поглощения для интервала частот - осажденный слой поглощающего газа (в однородной среде) 2. Неоднородные среды Спектральный коэффициент поглощения сумма по спектральным линиям с центром , интенсивностью и контуром - в точке трассы луча; - интегрирование по лучу зависит от температуры и давления 3. Перекрывание полос - индекс газа 4.Функция источника - функция Планка, спектр солнечного излучения и т.п. ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

4. Упорядочение коэффициентов поглощения согласно их величине «с» - совокупность частот с условием (1) Функция пропускания ( - толщина слоя газа) (2) - «вес» совокупности «с» Н2О, интервал 1380-1900 см-1, шаг по частоте - 10 см-1 (3) и - ординаты и абсциссы квадратурной формулы ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

5. Представление функций пропускания рядами экспонент ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

6. Ряды экспоненти задачи атмосферной спектроскопии Неоднородная среда Перекрывание полос Функция источника ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

7. Пример расчета интеграла с функцией источника Отношение результатов расчета с использованием рядов экспонент к результатам расчета line-by-line, Н2О, 1380-1900 см-1, Т=250 К. Пропускание, взвешенное с функцией Планка, для нескольких спектральных интервалов Кривые - расчет Chou M.-D., Ridgway W.L., Yan M. M.-H. J. Atmos. Sci. 50, No.14, 2294-2303 (1993) точки - наш расчет с 6 членами разложения ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

8. Пример расчета радиационных потоков Радиационные потоки, обусловленные водяным паром, в атмосфере лета средних широт в спектральном интервале 620-720 см-1. Кривые - расчет line-by-line, точки - расчет с использованием 5 членов ряда экспонент Радиационные потоки Скорости выхолаживания ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

9. Пример расчета пропускания для неоднородной трассы Поглощение Н2О от верхней границы атмосферы до i-го слоя 1125-1135 нм Характеристики климатической модели ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

10. Armbruster W., Fischer J. Applied Optics 35, No.12, 1931-1941 (1996) более чем сотня слагаемых Пример расчета пропускания для неоднородной трассы Поглощение Н2О от верхней границы атмосферы до i-го слоя 1125-1135 нм Кривые и крестики - расчет кружки - наш расчет с 5 членами разложения ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

11. Нестандартная атмосфера Т1=294 К, Т2=500 К, Т3=800 К, Т4=200 К, далее как в MLS в первых 11 слоях, далее как в MLS ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

12. Описание экспериментальных значений коэффициента поглощения СО2 в крыле полосы 15 мкм в рамках line-by-line расчетов Сhou и с помощью теории крыльев линий Предварительные результаты расчета c учетом особенностей контура функций пропускания выбранного слоя и поиск аппроксимационных формул для коэффициентов разложения произвольного слоя СО2 Область крыла полосы 15 мкм ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

13. связаны преобразованием Меллина и Взаимосвязь рядов экспонент и фрактальных свойств спектров Ряды экспонент Фрактальные свойства спектров Плотность меры : суммарное поглощение на единицу частоты Колебательно-вращательная полоса 202 паров воды ENVIROMIS-2004 17–25 июля 2004 года, Томск

14. Заключение Эвристические приемы и аппроксимационные варианты заменяет математически рафинированный метод. Строгое математическое решение чаще всего приводит к более эффективным численным алгоритмам, нежели решение непосредственным вычислительным путем. Появляется возможность исключить (или, по крайней мере, радикально уменьшить) процедуру line-by-line при сохранении фактически экспериментальной точности расчета радиационных характеристик.

15. СПАСИБОЗА ВНИМАНИЕ